Какое направление и сила электрического тока ищутся в схеме, где Ɛ1=-12 В, Ɛ2=10 В, R1=1,5 Ом и R2=0,5 Ом?
Yascherka
Для решения этой задачи нам понадобятся законы Кирхгофа и основное уравнение электрической цепи, которое мы должны использовать для расчета силы и направления электрического тока.
Закон Ома гласит, что сила электрического тока (I) в проводнике равна отношению напряжения (V) к сопротивлению (R): I = V/R.
В данной схеме имеется два источника электродвижущей силы (Ɛ1 = -12 В и Ɛ2 = 10 В) и два сопротивления (R1 = 1,5 Ом и R2 = 0,5 Ом).
Применим законы Кирхгофа:
1. Закон узлов (Кирхгофа I): сумма всех токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме всех токов, вытекающих из узла.
2. Закон петель (Кирхгофа II): сумма всех падений напряжения в петле должна быть равна сумме всех разностей электродвижущих сил в петле.
Проанализируем сначала узел A. Пусть сила тока, идущая через проводник R1, равна I1. Затем пусть сила тока, идущая через проводник R2, равна I2. Так как у нас только два проводника, сумма всех токов, втекающих в узел A, должна быть равна сумме всех токов, вытекающих из узла A.
Используя закон Кирхгофа I:
I1 + I2 = I
Теперь рассмотрим петлю ABCD. Положительная часть петли против часовой стрелки, начиная с точки A, проходит через источник Ɛ1, сопротивление R1 и точку D, а затем проходит через сопротивление R2 и возвращается в точку A через источник Ɛ2.
Используя закон Кирхгофа II:
Ɛ1 - I1*R1 - I2*R2 + Ɛ2 = 0
Теперь у нас есть два уравнения с двумя неизвестными (I1 и I2). Мы можем решить эту систему уравнений для определения значений силы тока и их направления.
Подставим значение накладываемых данных в уравнения:
Ɛ1 = -12 В, Ɛ2 = 10 В, R1 = 1.5 Ом, R2 = 0.5 Ом.
Теперь решим систему уравнений:
I1 + I2 = I
-12 - I1*1.5 - I2*0.5 + 10 = 0
Мы можем решить эту систему уравнений при помощи метода подстановки или с помощью метода Крамера. Давайте воспользуемся методом подстановки:
Из первого уравнения получаем:
I1 = I - I2
Подставим I1 во второе уравнение:
-12 - (I - I2)*1.5 - I2*0.5 + 10 = 0
Раскроем скобки и упростим уравнение:
-12 - 1.5I + 1.5I2 - 0.5I2 + 10 = 0
Сокращаем подобные члены:
-2 - 0.5I2 = 0
Переносим -2 на другую сторону:
-0.5I2 = 2
Делим обе части на -0.5:
I2 = -4
Теперь подставим это значение в первое уравнение, чтобы найти I1:
I1 = I - I2
I1 = I + 4
Итак, сила тока через R2 равна -4 А, а сила тока через R1 равна I + 4 А.
Ответ: Сила тока через R2 равна -4 А и по направлению направлена влево. Сила тока через R1 равна I + 4 А и по направлению направлена вправо.
Закон Ома гласит, что сила электрического тока (I) в проводнике равна отношению напряжения (V) к сопротивлению (R): I = V/R.
В данной схеме имеется два источника электродвижущей силы (Ɛ1 = -12 В и Ɛ2 = 10 В) и два сопротивления (R1 = 1,5 Ом и R2 = 0,5 Ом).
Применим законы Кирхгофа:
1. Закон узлов (Кирхгофа I): сумма всех токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме всех токов, вытекающих из узла.
2. Закон петель (Кирхгофа II): сумма всех падений напряжения в петле должна быть равна сумме всех разностей электродвижущих сил в петле.
Проанализируем сначала узел A. Пусть сила тока, идущая через проводник R1, равна I1. Затем пусть сила тока, идущая через проводник R2, равна I2. Так как у нас только два проводника, сумма всех токов, втекающих в узел A, должна быть равна сумме всех токов, вытекающих из узла A.
Используя закон Кирхгофа I:
I1 + I2 = I
Теперь рассмотрим петлю ABCD. Положительная часть петли против часовой стрелки, начиная с точки A, проходит через источник Ɛ1, сопротивление R1 и точку D, а затем проходит через сопротивление R2 и возвращается в точку A через источник Ɛ2.
Используя закон Кирхгофа II:
Ɛ1 - I1*R1 - I2*R2 + Ɛ2 = 0
Теперь у нас есть два уравнения с двумя неизвестными (I1 и I2). Мы можем решить эту систему уравнений для определения значений силы тока и их направления.
Подставим значение накладываемых данных в уравнения:
Ɛ1 = -12 В, Ɛ2 = 10 В, R1 = 1.5 Ом, R2 = 0.5 Ом.
Теперь решим систему уравнений:
I1 + I2 = I
-12 - I1*1.5 - I2*0.5 + 10 = 0
Мы можем решить эту систему уравнений при помощи метода подстановки или с помощью метода Крамера. Давайте воспользуемся методом подстановки:
Из первого уравнения получаем:
I1 = I - I2
Подставим I1 во второе уравнение:
-12 - (I - I2)*1.5 - I2*0.5 + 10 = 0
Раскроем скобки и упростим уравнение:
-12 - 1.5I + 1.5I2 - 0.5I2 + 10 = 0
Сокращаем подобные члены:
-2 - 0.5I2 = 0
Переносим -2 на другую сторону:
-0.5I2 = 2
Делим обе части на -0.5:
I2 = -4
Теперь подставим это значение в первое уравнение, чтобы найти I1:
I1 = I - I2
I1 = I + 4
Итак, сила тока через R2 равна -4 А, а сила тока через R1 равна I + 4 А.
Ответ: Сила тока через R2 равна -4 А и по направлению направлена влево. Сила тока через R1 равна I + 4 А и по направлению направлена вправо.
Знаешь ответ?